(1) 設(shè)計該課題所需的六十進制、二十四進制。

(2) 設(shè)計數(shù)碼管譯碼顯示電路。

(3) 設(shè)計秒與分、分與時之間的進位控制電路。

(4) 設(shè)計整點提醒電路。

(5) 設(shè)計手動校時電路。

脈沖發(fā)生電路采用555構(gòu)成的多諧振蕩電路。

用 555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器電路如圖所示：圖中電容 C、電阻 R1 和 R2 作 為振蕩器的定時元件，決定著輸出矩形波正、負脈沖的寬度。定時器的觸發(fā)輸入端（2腳）和閥 值輸入端（6 腳）與電容相連；集電極開路輸出端（7腳）接 R1、R2 相連處，用以控制電容 C 的充、放電；外界控制輸入端（5腳）通過 0.01uF 電容接地。

多諧振蕩器的工作波形如圖 6-11(b) 所示： 電路接通電源的瞬間，由于電容 C 來不及充電， Vc=0v ，所以 555 定時器狀態(tài)為 1，輸出 Vo 為高電平。同時，集電極輸出端（7 腳）對地斷開，電源 Vcc 對電容 C 充電，電路進入暫穩(wěn)態(tài) I，此后，電路周而復(fù)始地產(chǎn)生周期性的輸出脈沖。多諧振蕩器兩個暫穩(wěn)態(tài)的維持時間取決于 RC 充、放電回路的參數(shù)。暫穩(wěn)態(tài)Ⅰ的維持時間，即輸出 Vo 的正向脈沖寬度 T1≈0.7(R1+R 2)C； 暫穩(wěn)態(tài)Ⅱ的維持時間，即輸出 Vo 的負向脈沖寬度 T2≈0.7R 2C。

因此， 振蕩周期 T=T 1+T 2=0.7(R 1+2R 2 )C，振蕩頻率 f=1/T 。正向脈沖寬度 T1 與振蕩周期 T 之比稱矩形波的 占空比Ｄ ，由上述條件可得 D=（R1+R2）/（R1+2R 2），若使 R2>>R 1，則 D≈1/2， 即輸出信號的正負向脈沖寬度相等的矩形波（方波）。

仿真電路如下圖1：

圖1

3.2計時模塊設(shè)計

（1）分、秒計時

在數(shù)字鐘的控制電路中， 分和秒的控制都是一樣的， 都是由一個十進制計數(shù)器和一個六進制計數(shù)器串聯(lián)而成的，在電路的設(shè)計中我采用的是統(tǒng)一的器件 74LS160D的異步清零法來實現(xiàn)十進制功能和六進制功能， 根據(jù) 74LS160D的結(jié)構(gòu) 把輸出端的 0110（十進制為 6）用一個與非門 74LS00引到 CLR端便可置 0，這 樣就實現(xiàn)了六進制計數(shù)。而74LS160D本身為計滿后為10，與前文6進制串聯(lián)后成60進制。

仿真電路如下圖2所示：

圖2

（2）時計時器

由兩片十進制同步加法計數(shù)器 74LS160 級聯(lián)產(chǎn)生，采用的是異步清零法， u1輸出端為 0001（十進制為 4）與 u2輸出端 0010（十進制為2）經(jīng)過與非門接 兩片的清零端，從而實現(xiàn)了24進制計數(shù)。

仿真電路如下圖3所示：

圖3

3.3 譯碼顯示模塊設(shè)計

譯碼顯示模塊采用共陰極數(shù)碼管及共陰七段數(shù)碼管譯碼器驅(qū)動器CD4511構(gòu)成。

CD4511 是一片 CMOS BCD—鎖存/7 段譯碼/驅(qū)動器，用于驅(qū)動共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼-七段碼譯碼器。具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動功能的CMOS電路能提供較大的拉電流�？芍苯域�(qū)動共陰LED數(shù)碼管。

其功能表如下所示：

將計數(shù)器輸出連接至譯碼器輸入，再將譯碼器輸出接入數(shù)碼。

數(shù)碼管本質(zhì)為LED燈構(gòu)成所以需要串聯(lián)電阻進行分壓，防止LED燈燒毀。

仿真圖如下圖4所示：

圖4

3.4 整點報時模塊設(shè)計

整點報時電路由門電路以及蜂鳴器構(gòu)成。

由門電路判斷整時，即判斷59分50秒，即分計時為（0110）、（1001），秒計時為（0110）。以此判斷整時，實現(xiàn)整時報時。

門電路由74LS20D四輸入與非門判斷（0110）、（1001），二輸入與非門判斷（0110）。

仿真電路如下圖5所示：

圖5

3.5校時模塊設(shè)計

校時模塊電路由復(fù)位按鈕及二輸入或門構(gòu)成。

復(fù)位按鈕上拉電阻，當分為按鈕按下時，電阻接地，電平由高變低，實現(xiàn)手動產(chǎn)生脈沖。

將手動脈沖以及進位產(chǎn)生的脈沖分別輸入二輸入或門，或門輸出進入計數(shù)器CLK端，則當按鈕按下手動脈沖產(chǎn)生，計時器亦會進行計時，從而實現(xiàn)校時。

仿真電路如下圖6所示：

圖6

4 結(jié)論

通過對軟件 Multisim 的學(xué)習(xí)和使用，進一步加深了對數(shù)字電路的認識。在 仿真過程中遇到許多困難， 但通過自己的努力和同學(xué)的幫助都一一克服了。 首先， 連接電路圖過程中， 數(shù)碼管不能顯示， 后經(jīng)圖形放大后才發(fā)現(xiàn)是電路斷路了。 其 次，布局的時候因元件比較多，整體布局比較困難，因子電路不如原電路直觀， 最后在不斷努力下，終于不用子電路布好整個電路。 調(diào)試時有的器件在理論上可行， 但在實際運行中就無法看到效果， 所以得換 不少器件，有時無法找出錯誤便更換器件重新接線以使電路正常運行。 在整個設(shè) 計中，74LS160的接線比較困難，反復(fù)修改了多次，在認真學(xué)習(xí)其用法后采用歸 零法和置數(shù)法設(shè)計出 60 進制和 24 進制的計數(shù)器。 同時，在最后仿真時，預(yù)置的頻率一開始用的是 1hz，結(jié)果仿真結(jié)果反應(yīng)很 慢，后把頻率加大， 這才在短時間內(nèi)就能看到全部結(jié)果�？傊�， 通過這次對數(shù)字 時鐘的設(shè)計與仿真， 為以后的電路設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)， 一些經(jīng)驗和教訓(xùn)， 將成 為寶貴的學(xué)習(xí)財富。

全部資料51hei下載地址：

數(shù)字鐘改_1.zip (1.18 MB, 下載次數(shù): 291)